La mayoría de los productos electrónicos actuales, como computadoras, teléfonos móviles o grabadoras digitales, tienen una conexión muy estrecha con los semiconductores. Entonces, ¿qué es un semiconductor? La definición de semiconductor se puede ilustrar desde diferentes perspectivas. En primer lugar, sepamos cuáles son los materiales semiconductores. Consulte la tabla de materiales semiconductores comunes a continuación:
| Tipo | Grupo | Materiales |
| Sustancia simple / elemento semiconductor | Si, Ge, Se | |
| Semiconductor compuesto binario | Grupo III-V | GaN, GaP, GaAs, AlN, InP |
| Grupo II-VI | ZnO, CdS, CdSe, CdTe | |
| Grupo IV-IV | SiC, C | |
| Grupo IV-VI | PbTe | |
| Grupo V-VI | Bi2Te3 | |
| III- VI grupo | GaTe, Ga2O3 | |
| Grupo I-VI | Cu2O | |
| Semiconductor compuesto ternario | Grupo I-III-VI | CulnSe2 |
| Grupo II-IV-V | CdSnAs2 | |
| Grupo I-VIII-VI | CuFeS2 | |
| Perovskita | CATIO3 | |
| Otros | Múltiples compuestos | InGaZnO |
| Semiconductor de impurezas
Semiconductor de solución sólida |
Elementos de uso común:
Primera subfamilia, Segunda subfamilia, La tercera a la sexta familias principales |
Entre varios materiales semiconductores enumerados en la tabla, el silicio es el más influyente en las aplicaciones comerciales, que puede ser ofrecido por PAM-XIAMEN. Para conocer bien los materiales semiconductores, las definiciones de semiconductores se introducen de la siguiente manera:
1. Definición de semiconductores en términos de conductividad eléctrica y propiedad sólida
En el primer enunciado, hay tres tipos de sólidos en el mundo: conductores, semiconductores y aislantes. Para la definición de semiconductores, electricidad,esose refiere a sólidos con conductividad entre conductores y aislantes a temperatura ambiente. Solemos llamar a los sólidos con mala conductividad como aislantes, como carbón, cristales artificiales, ámbar, cerámica, etc; y los metales con mejor conductividad, como oro, plata, cobre, hierro, estaño, aluminio, etc., se denominan conductores.
Esta es una declaración cualitativa. Si se requiere un análisis cuantitativo, la calibración de la conductividad se define mediante la ley de Ohm U = IR. U es el voltaje a través del material, I es la corriente de conducción del material y R es la resistencia que muestra el material; R = ρl / S se utiliza para eliminar la influencia de la forma del material. Ρ representa la resistividad que se va a medir, l es la longitud del material y S es el área de la sección transversal del material.
Los materiales representativos de los conductores son varios metales y la dimensión de resistividad a temperatura ambiente es de 10 ^ -8Ωm;
La resistividad del silicio semiconductor es 10 ^ 6Ωm;
La resistividad del papel aislante es de 10 ^ 6 a 10 ^ 14Ωm.
De la explicación anterior, la diferencia de resistividad entre un aislante y un semiconductor no es tan grande como la diferencia entre un semiconductor y un conductor. El silicio también puede considerarse un aislante. Por lo tanto, no tiene sentido discutir semiconductores con resistividad a temperatura ambiente.
2. Definir semiconductores desde la perspectiva de la conductividad
El segundo argumento es la definición física de semiconductores definida a partir de un nivel más profundo de conductividad: la resistividad de un conductor aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye con la temperatura. En general, los portadores son electrones y huecos. El movimiento de los electrones existe realmente, y el movimiento de los huecos es en realidad el equivalente a restringir el movimiento de los electrones.
Debido a que la red / electrón interactúa con las partículas conductoras (electrones, etc.), la resistencia dificulta el movimiento de las partículas conductoras. El principal factor que determina la resistividad es la densidad de partículas conductoras-electrones. La densidad de electrones de un solo metal es 10 ^ 23 / cm3. Cuando la temperatura aumenta, la interacción entre los electrones aumenta, por lo que aumenta la resistividad. A medida que aumenta la temperatura, los electrones del semiconductor pasarán de estar unidos por la red cristalina a electrones libres conductores y la resistividad disminuirá.
Sin embargo, la definición de semiconductores de la física no está completa.
Para un solo metal, la resistividad aumenta con el aumento de temperatura, que es una relación lineal; y las aleaciones de diferentes metales pueden obtener la resistencia estándar, cuya resistividad apenas cambia con el cambio de temperatura. Mientras que la resistividad de los aisladores y semiconductores disminuye con el aumento de la temperatura, lo que no es una relación lineal. Se refiere al semiconductor no dopado: semiconductor intrínseco.
Puede ver que los semiconductores y los aislantes están realmente combinados, y el uso real de materiales semiconductores no caracterizará esta propiedad.
3. Explica Semiconductor a través de Energy By Theory
El análisis adicional y la física de definición de semiconductores a continuación es del aspecto de la banda de conducción.
3.1 Banda de energía del semiconductor
Los electrones de valencia en el conductor no están llenos de la banda de energía, mientras que los electrones de valencia del semiconductor y el aislante ocupan completamente la banda de energía. Dado que la banda de energía está completamente llena, debe pasar a la banda de energía anterior para conducir la electricidad.Tal semiconductor se llama semiconductor intrínseco. TEl medio es la banda prohibida y la energía correspondiente se denomina ancho de banda prohibida. Sin embargo, si el ancho de la banda prohibida es menor, los electrones aún pueden cruzar la banda prohibida / espacio prohibidobajo la acción de la temperatura / voltaje ambiente, que puede moverse libremente y tener conductividad. Por lo tanto, los materiales con una banda prohibida de aproximadamente 2 eV se denominan semiconductores. En realidad, con la introducción de la tercera generación de semiconductores (semiconductores de banda ancha), el AlN correspondiente con una banda prohibida de 6.2eV se considera un semiconductor.
De hecho, no existe una diferencia esencial entre semiconductores y aislantes. En el lado opuesto del conductor hay un no conductor. No conductor representa una variedad de situaciones: bajo qué temperatura, qué presión, qué voltaje, qué campo magnético, etc., que puede usarse para juzgar un conductor o no. Siempre que haya una banda prohibida, es un aislante. Sin embargo, bajo ciertas condiciones externas, un aislante se puede convertir en un conductor. Si esta condición está disponible y puede usarse en la industria electrónica y eléctrica, este tipo de aislante es un semiconductor.
Semi-aislante tiene el mismo significado que semiconductores. La traducción literal debe ser un cuasi aislante, que se puede convertir en un conductor. La resistividad del carburo de silicio de alta pureza es extremadamente baja, pero la inyección de algunas partículas puede cambiar la conductividad local. (Nota: comprensión inmadura).
3.2 La aplicación de la banda energética
En cuanto a la aplicación, no usaremos la banda de energía de un solo material, sino que combinaremos o doparemos diferentes materiales para formar la estructura de banda de energía que necesitamos. Por ejemplo, una unión PN compuesta por un semiconductor de tipo P y un semiconductor de tipo N; un MOSFET compuesto por semiconductor tipo P + semiconductor tipo N + conductor + aislante.
El más adecuadobanda de conducción de definición de semiconductoreses una sustancia con una banda prohibida o prohibida. El material semiconductor es un material cuya banda prohibida se puede utilizar para la producción y la vida útil. No se pueden usar todos los espacios de banda, e incluso si se pueden usar, solo el material semiconductor con espacio de banda tiene más ventajas que estos materiales disponibles comercialmente, se puede usar el material.
Para obtener más información, contáctenos por correo electrónico a victorchan@powerwaywafer.com y powerwaymaterial@gmail.com.